JPH0368766A - Sputtering device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
イ０発明の目的
〔産業上の利用分野〕
本発明は強磁性材を用いたターゲットを搭載したスパッ
タリング装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Object of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a sputtering apparatus equipped with a target made of a ferromagnetic material.
従来、スパッタリング装置は金属或いは非金属の薄膜を
作成するために広く使われている。これらの装置におい
ては薄膜の堆積速度を上げるために、ターゲットの前面
にこの面と平行な成分を持つ磁場を形成したスパッタリ
ング装置が知られている。Conventionally, sputtering equipment has been widely used to create metal or non-metal thin films. Among these devices, a sputtering device is known in which a magnetic field having a component parallel to the target surface is formed in front of the target in order to increase the deposition rate of the thin film.
この場合、多くはターゲットの裏面に磁石を設け、ター
ゲットの前面に出る磁界を利用している。In this case, in most cases a magnet is provided on the back side of the target and the magnetic field emitted from the front side of the target is utilized.
また、ターゲットや磁石の温度上昇を防ぐために、ター
ゲットの裏面と磁石の外周には水冷するための水路が設
けられている。Furthermore, in order to prevent the temperature of the target and the magnet from rising, a water channel for water cooling is provided on the back surface of the target and the outer periphery of the magnet.
このような装置、及びターゲットは、特にマグネトロン
スパッタリング装置、及びマグネトロンターゲットと呼
ばれている。Such devices and targets are particularly referred to as magnetron sputtering devices and magnetron targets.
しかしながら、スパッタリング法を用いた磁気記録媒体
又は磁気ヘッド等の製造にはターゲットに強磁性材が用
いられているため、ターゲットの裏面に設けた磁石が発
生する磁界は、ターゲットに磁気的に短絡されてその前
面には及び難い。この為、強磁性材をスパッタリングす
るスパッタリング装置においては、ターゲットを中央と
外周に分割した磁極露出型のマグネトロンターゲットが
設置されている。However, since a ferromagnetic material is used for the target in manufacturing magnetic recording media or magnetic heads using the sputtering method, the magnetic field generated by the magnet provided on the back of the target is magnetically short-circuited to the target. It is difficult to reach that front. For this reason, in a sputtering apparatus for sputtering a ferromagnetic material, a magnetron target of an exposed magnetic pole type in which the target is divided into a center and an outer periphery is installed.
この磁極露出型マグネトロンターゲットは第３図のよう
に、底盤となる強磁性材のヨーク２の前面に２台の磁石
７ａ、７ｂを配置し、更に磁石７ａ、 ７ｂの表面がス
パッタリングされるのを防ぐために、ターゲツト材で構
成した２台の上部ターゲット３ａ、 ３ｂで磁石７ａ、
７ｂを覆い、その間に更に下部ターゲット６をヨーク
２の直接上面に設けて構成する。磁石７ａ、 ７ｂから
発生する磁界は一方が上部ターゲット３ａ。As shown in Fig. 3, this pole-exposed magnetron target has two magnets 7a and 7b placed in front of a ferromagnetic yoke 2 that serves as the bottom plate, and further prevents the surfaces of the magnets 7a and 7b from being sputtered. In order to prevent this, two upper targets 3a and 3b made of target material are connected to magnets 7a,
7b, and a lower target 6 is further provided directly on the upper surface of the yoke 2 between them. One of the magnetic fields generated from the magnets 7a and 7b is directed toward the upper target 3a.
３ｂを、他の一方がヨーク２及び下部ターゲット６を通
って結局溝８に漏洩する。このように上部及び下部ター
ゲット３ａ、３ｂ、６表面上の磁場は溝８に集中するた
め、スパッタリングを長時間行うと、それぞれの上部及
び下部ターゲット３ａ、３ｂ、６が形成する溝８の周辺
のターゲット部が主に消耗して、破線１１のような形状
に変化する。3b, the other one passes through the yoke 2 and the lower target 6 and eventually leaks into the groove 8. In this way, the magnetic fields on the surfaces of the upper and lower targets 3a, 3b, and 6 are concentrated in the grooves 8, so if sputtering is performed for a long time, the areas around the grooves 8 formed by the upper and lower targets 3a, 3b, and 6, respectively. The target portion is mainly worn away and changes to the shape shown by the broken line 11.
一方、上部及び下部ターゲット３ａ、 ３ｂ、 ６や磁
石７ａ、 ７ｂの温度上昇を防ぐために水冷方式がとら
れる。On the other hand, a water cooling method is used to prevent the temperature of the upper and lower targets 3a, 3b, 6 and magnets 7a, 7b from rising.
更に詳しく構造を述べると、上部ターゲット３ａ、 ３
ｂはヨーク２との間に金属ブロック４ａ、 ４ｂ、 ４
ｃと磁石７ａ、 ７ｂを挟んで、ヨーク２にねじ止め（
図示しない）されている。更に下部ターゲット６は上部
ターゲット３ａ、 ３ｂと、その下部の２台の金属ブロ
ック４ａ。To describe the structure in more detail, upper targets 3a, 3
metal blocks 4a, 4b, 4 between b and yoke 2
c and magnets 7a and 7b, and screw them onto the yoke 2 (
(not shown). Further, the lower target 6 includes upper targets 3a and 3b and two metal blocks 4a below them.
４ｂの間の溝８の下部に位置し、これらの形成するコー
ナーを利用しスペーサ９ａ、 ９ｂを介してヨーク２の
上に固定されている。金属ブロック４ａ、 ４ｂ、 ４
ｃとスペーサ９ａ、 ９ｂは磁路の短絡を防ぐため、非
磁性の材料（主にステンレスがよく使われている。）を
用いている。また、上部ターゲット３ａ、 ３ｂと金属
ブロック４ａ、 ４ｂ、 ４ｃの上部の間、ヨーク２と
金属ブロック４ａ、 ４ｂ、 ４ｃの下部の間、及びヨ
ーク２と下部ターゲット６の間はそれぞれ○リング１４
等で全てシールされており、このようにして磁石７ａと
金属ブロック４ａの間の空間１０、下部ターゲット６と
ヨーク２の間の空間１３、及び磁石７ｂと金属ブロック
４ｂ、 ４ｃの間の空間１５に水（斜線で示す）を流し
て上部及び下部ターゲット３ａ、３ｂ、６や磁石７ａ、
７ｂを冷却した時、水が漏れないように構成されてい
る。4b, and is fixed onto the yoke 2 via spacers 9a and 9b using the corners formed by these. Metal blocks 4a, 4b, 4
c and the spacers 9a and 9b are made of non-magnetic material (stainless steel is often used) to prevent short circuits in the magnetic path. In addition, ○ rings 14 are provided between the upper targets 3a, 3b and the upper parts of the metal blocks 4a, 4b, 4c, between the yoke 2 and the lower parts of the metal blocks 4a, 4b, 4c, and between the yoke 2 and the lower target 6, respectively.
In this way, a space 10 between the magnet 7a and the metal block 4a, a space 13 between the lower target 6 and the yoke 2, and a space 15 between the magnet 7b and the metal blocks 4b and 4c are sealed. Water (indicated by diagonal lines) is poured into the upper and lower targets 3a, 3b, 6 and the magnet 7a,
The structure is such that water does not leak when cooling the tube 7b.
ところが、このような構造では、上部ターゲット３ａ、
３ｂが破線１１にまで消耗すると、スペーサ９ａ。However, in such a structure, the upper target 3a,
When the spacer 3b is worn down to the broken line 11, the spacer 9a.
９ｂが露出し、スパッタリングされるようになる。9b is exposed and becomes sputtered.
更にスパッタリングを続けるとスペーサ９ａ、 ９ｂが
消失し、下部ターゲット６をヨーク２の上に固定できな
くなり、下部ターゲット６がヨーク２から離れ出し固定
する枠組が破れてシールが効かなくなり、水冷用の水が
マグネトロンターゲットＵからスパッタ装置内にリーク
する。If sputtering continues further, the spacers 9a and 9b disappear, and the lower target 6 cannot be fixed on the yoke 2. The lower target 6 moves away from the yoke 2, and the frame that fixes it breaks, making the seal ineffective, and the water for cooling is removed. leaks from the magnetron target U into the sputtering apparatus.
よって、従来のマグネトロンターゲットＵは寿命が短い
という欠点があった。Therefore, the conventional magnetron target U has a short lifespan.
本発明が持つ課題はマグネトロンターゲットの寿命を延
ばし、それぞれのターゲットを有効に使用できるマグネ
トロンターゲットを搭載したスパッタリング装置を提供
することにある。An object of the present invention is to provide a sputtering apparatus equipped with a magnetron target that can extend the life of the magnetron target and use each target effectively.
口０発明の構成
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、底盤となる強磁性材のヨークと、前記ヨーク
の上面に位置しターゲットの前面に磁場を形成する２台
の磁石と、前記磁石の周囲の非磁性の金属ブロックの上
部にあり、且つ前記ヨークの中央とその外周に位置する
２台の上部ターゲットと、前記２台の上部ターゲットと
その下部の２台の金属ブロックの間の溝の下部にあり、
且つ前記ヨークの上面に位置する下部ターゲットとから
構成される、磁極露出型マグネトロンターゲットを設置
したスパッタリング装置に於て、前記下部ターゲットの
両側面に前記下部ターゲットの底面と同一面で外側へ突
出するリブを設け、前記下部ターゲットの両側に位置す
る２台の金属ブロックの一側面にそれぞれ突出して設け
たリブにて、前記下部ターゲットの前記リブを抑え込み
、前記下部ターゲットを前記ヨークに固定することを特
徴とするスパッタリング装置である。Configuration of the Invention [Means for Solving the Problems] The present invention includes a yoke made of a ferromagnetic material serving as a bottom plate, two magnets located on the upper surface of the yoke and forming a magnetic field in front of a target, and the Two upper targets located above the non-magnetic metal blocks surrounding the magnet and located at the center of the yoke and its outer periphery, and between the two upper targets and the two metal blocks below the yoke. Located at the bottom of the groove,
In a sputtering apparatus equipped with an exposed-pole magnetron target comprising a lower target located on the upper surface of the yoke, the sputtering apparatus has a magnetron target on both sides of the lower target that protrudes outward on the same plane as the bottom surface of the lower target. The lower target is fixed to the yoke by providing ribs, the ribs protruding from one side of each of the two metal blocks located on both sides of the lower target, and suppressing the rib of the lower target. This is a sputtering device with special features.
ターゲットが消耗しても、金属ブロックと下部ターゲッ
トに設けたリブがターゲットの底面に位置するため、ス
パッタリングされることがないので、下部ターゲットを
長時間固定しておくことが出来る。従ってマグネトロン
ターゲットの枠組が破れることなく、水もリークせず寿
命を大きく延ばすことが出来、下部ターゲットが使用に
耐えない薄い状態となる迄ターゲットを有効に使用する
ことが出来る。Even if the target wears out, the metal block and the ribs provided on the lower target are located on the bottom surface of the target, so sputtering will not occur, so the lower target can be fixed for a long time. Therefore, the framework of the magnetron target does not break, water does not leak, and its life can be greatly extended, and the target can be used effectively until the lower target becomes too thin to be used.
以下に本発明による実施例のマグネトロンターゲットと
、従来の比較例のマグネトロンターゲットを用いたスパ
ッタリング装置によりスパッタを行った実験結果を、図
を参照して詳しく述べる。Hereinafter, the results of an experiment in which sputtering was performed using a sputtering apparatus using a magnetron target of an example according to the present invention and a conventional magnetron target of a comparative example will be described in detail with reference to the drawings.
〈従来の比較例〉
従来の比較例ではスパッタリング装置にφ６インチサイ
ズの円形マグネトロンターゲ・ソトを搭載した。<Conventional Comparative Example> In the conventional comparative example, a 6-inch circular magnetron target was installed in the sputtering device.
第３図に示した断面図において、上部ターゲット３ａ、
３ｂ、及び下部ターゲット６の厚さは８ｍｍのＮｉ−
Ｆｅ合金（７８％Ｎｉ）のターゲット材料を設置した。In the cross-sectional view shown in FIG. 3, the upper target 3a,
3b and the lower target 6 have a thickness of 8 mm.
A target material of Fe alloy (78% Ni) was installed.
溝８の幅を２０ｍｍとし、スペーサ９ａ、 ９ｂは厚さ
１ｍｍのステンレスを用いた。The width of the groove 8 was 20 mm, and the spacers 9a and 9b were made of stainless steel with a thickness of 1 mm.
スパッタリングの条件は１ ｍＴｏｒｒのアルゴンガス
雰囲気中において５００Ｗの高周波電力をこのターゲッ
トに投入し、ガラス基板上に厚さ１μｍのＮｉ−Ｆｅ合
金薄膜を繰り返し形成した。The sputtering conditions were such that a high frequency power of 500 W was applied to this target in an argon gas atmosphere of 1 mTorr, and a Ni--Fe alloy thin film with a thickness of 1 μm was repeatedly formed on a glass substrate.
〈本発明による実施例〉
本発明による実施例は第工図に示すマグネトロンターゲ
ット上を用いた。スパッタリングの条件は比較例におけ
るスパッタリングの条件と同じとした。<Example according to the present invention> In an example according to the present invention, a magnetron target shown in the drawing was used. The sputtering conditions were the same as those in the comparative example.
第１図のマグネトロンターゲット上におし）て、下部タ
ーゲット６の基本形状及び材料【よ従来の比較例と同じ
とし、その両側面の下方（底面に位置するところ）に径
方向に突出する厚さ０．５ｍｍ、高さ方向の幅１ｍｍの
リブ５ｃを設けると共に、金属ブロック４ａ、 ４ｂも
基本形状及び材料は比較例と同じで、その下部ターゲッ
ト６に面する側面にも径方向に突出するリブ５ａ、 ５
ｂを設け、リブ５ａ、 ５ｂは金属ブロック４ａ、 ４
ｂの底面から高さ１ｍｍのリブ５Ｃと噛み合うところに
リブ５Ｃと同じサイズのものを設けた。この他ヨーク２
の上面の磁石’Ｉａ、７ｂ、金属ブロック４Ｃ１上部タ
ーゲット３ａ、 ３ｂ、これらの冷却水路である空間１
０．１３．１５、及びシール用の○リング１４は第３図
の従来の比較例の構成と同じとした。The basic shape and material of the lower target 6 are the same as those of the conventional comparative example, and the thickness of the lower target 6 is the same as that of the conventional comparative example. In addition to providing a rib 5c with a height of 0.5 mm and a width of 1 mm in the height direction, the metal blocks 4a and 4b also have the same basic shape and material as the comparative example, and also protrude in the radial direction on the side facing the lower target 6. Ribs 5a, 5
b, and the ribs 5a, 5b are metal blocks 4a, 4
A rib 5C having the same size as the rib 5C was provided at a position 1 mm high from the bottom surface of b to engage with the rib 5C. Other York 2
Magnets 'Ia, 7b on the upper surface of the metal block 4C1 upper targets 3a, 3b, space 1 which is a cooling waterway for these
0.13.15 and the o-ring 14 for sealing were the same as those of the conventional comparative example shown in FIG.
第２図は従来の比較例と本発明の実施例によるそれぞれ
のマグネトロンターゲット１２．１を設置したスパッタ
リング装置を用いてスパッタを行った時の、スパッタリ
ング時間に対する下部ターゲット６の厚さの変化をグラ
フ化したマグネトロンターゲット寿命特性図である。従
来の比較例による寿命特性曲線Ａと本発明の実施例によ
る寿命特性曲線Ｂとによれば、従来のターゲットでは約
６００時間のスパッタリングを行ったところ、リークが
発生したが、本発明のものでは約９００時間行ってもリ
ークがなく、マグネトロンターゲットの寿命を延ばすこ
とが出来、従ってターゲットを有効に使用することが出
来ることが確証された。FIG. 2 is a graph showing changes in the thickness of the lower target 6 with respect to sputtering time when sputtering was performed using a sputtering apparatus equipped with a magnetron target 12.1 according to a conventional comparative example and an example of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing the life characteristics of a magnetron target. According to the life characteristic curve A according to the conventional comparative example and the life characteristic curve B according to the example of the present invention, leakage occurred after approximately 600 hours of sputtering with the conventional target, but leakage occurred with the target of the present invention. There was no leakage even after about 900 hours, confirming that the life of the magnetron target could be extended and that the target could be used effectively.
尚、本発明は磁気記録媒体、磁気ヘッドの製造だけに限
られたことではなく、磁性を持つ薄膜を形成する場合に
利用できる。It should be noted that the present invention is not limited to the manufacture of magnetic recording media and magnetic heads, but can be used to form magnetic thin films.
また、ターゲットの形状は円形に限らず、長方形でも適
応できる。Furthermore, the shape of the target is not limited to a circle, but can also be rectangular.
ハ１発明の効果
〔発明の効果〕
以上に述べたように本発明によれば、マグネトロンター
ゲットの寿命を大きく延ばすことが出来、ターゲットの
使用効率を大きく向上し得るスパッタリング装置を提供
することが可能となる。C1 Effects of the Invention [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to provide a sputtering apparatus that can greatly extend the life of the magnetron target and greatly improve the efficiency of using the target. becomes.
第１図は本発明による一実施例を示すマグネトロンター
ゲットの正面断面図である。
第２図は本発明の実施例と従来の比較例各々のマグネト
ロンターゲットを用いたスパッタリング装置によりスパ
ッタを行った時の、スパッタリング時間に対する下部タ
ーゲットの厚さの変化を示すマグネトロンターゲットの
寿命特性図である。
第３図は従来のマグネトロンターゲットの正面断面図で
ある。
よ・・・（本発明の）マグネトロンターゲット、２・・
・ヨーク、３ａ、 ３ｂ・・・上部ターゲット、４ａ、
４ｂ、 ４ｃ・・・金属ブロック、５ａ、 ５ｂ、
５ｃ・・・リブ、６・・・下部ターゲット、７ａ。
７ｂ・・・磁石、８・・・溝、９ａ、 ９ｂ・・・スペ
ーサ、１０．１３．１５・・・空間、１１・・・破線、
１２−（従来の）マグネトロンターゲット、１４・・・
○リング。
Ａ・・・従来の比較例による寿命特性曲線。
Ｂ・・・本発明の実施例による寿命特性曲線。FIG. 1 is a front sectional view of a magnetron target showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a graph showing the life characteristics of the magnetron target showing the change in the thickness of the lower target with respect to the sputtering time when sputtering was performed using the sputtering apparatus using the magnetron targets of the embodiment of the present invention and the conventional comparative example. be. FIG. 3 is a front sectional view of a conventional magnetron target. Yo... magnetron target (of the present invention), 2...
・Yoke, 3a, 3b... Upper target, 4a,
4b, 4c...metal block, 5a, 5b,
5c...Rib, 6...Lower target, 7a. 7b... Magnet, 8... Groove, 9a, 9b... Spacer, 10.13.15... Space, 11... Broken line,
12 - (Conventional) Magnetron Target, 14...
○Ring. A: Life characteristic curve according to a conventional comparative example. B... Life characteristic curve according to an example of the present invention.
Claims (1)
に位置しターゲットの前面に磁場を形成する２台の磁石
と、前記磁石とその周囲の非磁性の金属ブロックの上部
にあり、且つ前記ヨークの中央とその外周に位置する２
台の上部ターゲットと、前記２台の上部ターゲットとそ
の下部の２台の金属ブロックの間の溝の下部にあり、且
つ前記ヨークの上面に位置する下部ターゲットとから構
成される、磁極露出型マグネトロンターゲットを設置し
たスパッタリング装置に於て、前記下部ターゲットの両
側面に前記下部ターゲットの底面と同一面で外側へ突出
するリブを設け、前記下部ターゲットの両側に位置する
２台の金属ブロックの一側面にそれぞれ突出して設けた
リブにて、前記下部ターゲットの前記リブを抑え込み、
前記下部ターゲットを前記ヨークに固定することを特徴
とするスパッタリング装置。1. a yoke made of a ferromagnetic material serving as a bottom plate; two magnets located on the top surface of the yoke to form a magnetic field in front of the target; 2 located at the center and its outer periphery
An exposed magnetic pole type magnetron consisting of an upper target on a stand, and a lower target located at the bottom of a groove between the two upper targets and the two metal blocks below and on the upper surface of the yoke. In a sputtering apparatus in which a target is installed, ribs are provided on both sides of the lower target that are flush with the bottom surface of the lower target and protrude outward, and one side of two metal blocks located on both sides of the lower target are provided. suppressing the ribs of the lower target with ribs provided protrudingly on each side;
A sputtering apparatus characterized in that the lower target is fixed to the yoke.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20550389A JPH0368766A (en) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | Sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20550389A JPH0368766A (en) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | Sputtering device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0368766A true JPH0368766A (en) | 1991-03-25 |
Family
ID=16507940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20550389A Pending JPH0368766A (en) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | Sputtering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0368766A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008055037A (en) * | 2006-09-01 | 2008-03-13 | Sophia Co Ltd | Game facility |
| US7582004B2 (en) | 2003-07-11 | 2009-09-01 | United Technologies Corporation | Coolant nozzle |
-
1989
- 1989-08-07 JP JP20550389A patent/JPH0368766A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7582004B2 (en) | 2003-07-11 | 2009-09-01 | United Technologies Corporation | Coolant nozzle |
| JP2008055037A (en) * | 2006-09-01 | 2008-03-13 | Sophia Co Ltd | Game facility |
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